铜胁迫对水稻幼苗根系生长的影响研究开题报告

1. 研究目的与意义

水稻（oryza sativa. l）是稻属谷类作物，原产于中国和印度，具有悠久的种植和食用历史，中国约有60%的人口以其为主食^[1]。水稻作为我国种植面积最大粮食作物，耕种面积约4.5亿亩，产量接近我国粮食产量的一半^[2]。水稻具有生长速度快，生长周期短，长势明显等特点，是良好的实验材料。

重金属是指密度大于5的金属元素，主要包括生物毒性显著的镉(cd)、砷(as)、铅(pb)、铬(cr)、汞(hg)以及有一定毒性的铜(cu)、锌(zn)、镍(ni)等，重金属污染已经成为影响农业环境安全甚至危害人类健康和生存的迫切问题^[3,4]。当植物体内某一重金属过量、超过临界值时，会对植物产生胁迫作用，导致其体内代谢发生紊乱，生长发育受到抑制^[5]。彭欧等^[6]研究表明，镉胁迫浓度越高，水稻产量越低，两者呈明显负相关关系。唐杰等^[7]认为，低镉胁迫能够促进水稻根系分泌有机酸和氨基酸，镉胁迫浓度升高时水稻根系分泌有机酸和氨基酸的含量减少。侯明等^[8]研究发现，低钒浓度对水稻幼苗的生长有一定的刺激作用，水稻幼苗自身保护酶表现出较强的自我调节能力；高钒浓度明显抑制叶绿素和蛋白合成、抗氧化酶活性和根系活力，伤害了细胞质膜系统，影响水稻幼苗的生长发育。

铜既是植物生长所必需的微量元素，又是重金属污染的元素之一，对植物具有复杂的影响作用。作为营养因子，铜是质体蓝素的组成成分，参与光合作用中的电子传递和光合磷酸化，并且是细胞色素氧化酶、抗坏血酸氧化酶、多酚氧化酶、超氧化物歧化酶等多种呼吸作用过程中氧化酶的辅基，参与植物体内的氧化还原过程，有利于植物的生长发育^[9-11]。然而，植物中的铜浓度并非越高越好，有研究^[12]表明，过量的铜会首先抑制植物根系的生长，进而导致植物生长发育迟缓，甚至枯萎死亡。还会使植物叶面积减小，叶片失绿，导致植物的水分代谢、化合作用、呼吸作用等各种生理代谢获得发生紊乱，从而抑制植物对养分的吸收，降低植物产量及质量^[11-13]。

2. 研究内容和预期目标

绪论部分需要对国内外铜及其他重金属元素胁迫水稻生长的研究进展进行详细讨论，研究主体包括以下部分：

1. 水稻的培养及预处理；

2. 收集铜胁迫下水稻幼苗根系的生理和生化指标；

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   3. 研究的方法与步骤

   1.水稻的培养：粳稻苏香粳3号(oryza sativa l. subsp. japonica cv. suxiang 3)种子于36 °c催芽1d露白后转至光温培养箱(16 h光照/8 h黑暗，温度30 °c，1:1:1:100霍格兰营养液)。

   2、幼苗处理：将培养7d的水稻幼苗用不同浓度的cuso4溶液(10, 20, 30, 50, 100 mg/l)模拟胁迫，对照组不采用铜处理。7天龄幼苗处理5天后取样，每组三重复。

   3、生理指标测定：将水稻根部取样0.5 g，在0.1 m磷酸盐缓冲液（ph 7.0–7.4）中研磨成匀浆，并以4000 r / min的速度离心15分钟，以制备酶提取物。sod活性按照文献方法通过硝基蓝四唑（nbt）测定法进行测定。分别采用pod试剂盒a084-3测定pod活性，采用cat试剂盒a007-1测定cat活性，采用丙二醛(mda)试剂盒a003-1测定丙二醛含量。采用外渗电导率法测定质膜透性。测量根数及最长根的根长作为根系生长指标。每一指标测定均重复3次。

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   4. 参考文献

   1.谢莉莉, 王福民, 张垚等. 基于多生育期光谱变量的水稻直链淀粉含量监测[j]. 农业工程学报, 2020, 第36卷(8):165-173.

   2.黄芳. 水稻的施肥技术[j]. 农民致富之友, 2018, (14):169.

   3.张梦娇，冯朝岭，刘小标，等． 重金属离子检测方法研究进展［j］． 科学技术与工程，2020，20( 9) : 3404-3413.

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   5. 计划与进度安排

   1、2022-03-05～2022-03-15：接受任务，按照指导教师要求查阅资料，撰写开题报告。

   2、021-03-16～2022-03-28：完成水稻培养和模拟铜胁迫。

   3、2022-03-29～2022-04-06：完成生理指标测定，包括sod活性、pod活性、cat活性、丙二醛含量。

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